史登跃先生，中铝山西分公司计控室工程师；曹建民先生，高级工程师；兰海云先生，工程师；马拥军先生，氧化铝四分厂工程师。 关键词：高压溶出　温度　测量 　　在氧化铝拜尔法溶出生产中，温度是十分重要的工艺参数。在溶出工艺流程中，采用常规自控仪表300余套，而温度测量仪表就有130余套，它们分别对流程中各物料温度进行测量和联锁控制。 一 溶出温度的测量 　　溶出温度测量仪表全部采用Pt100测温元件，测量方式有两种：插入式、表面式。对溶出压煮器内料浆温度测量，实际上，一是对出料管段内料浆温度进行测量；二是采用表面测温方式对出料管管壁温度进行测量，表面测温元件安装在管壁上。在这种情况下，介质、管道、周围环境存在着复杂的传热问题，要研究这种测量的准确性，就有必要弄清圆柱形管道内部温度和管壁温度的关系。 　　在图1中，t1表示管道内壁温度，可近似代表管内介质温度；t2表示管道外壁温度；t3表示管道所处环境温度。假定管内径r1，管外径r2。 　　选定一个离中心距离为r、厚度为dr、长度为l的环形薄壁。根据傅立叶定律，通过该微元圆筒壁的热流量为 　　Q=-lAdT/dr=-l2πldT/dr 　　上式经变量分离和积分得： 　　T=-Q/2πlllnr+C (1) 　　此式表明圆筒壁内温度分布规律为对数曲线，积分常数C可根据给定的边界条件求得。 　　在r=r1处，t=t1，则： 　　t1=-Q/2πlllnr1+C 　　在r=r2处，t=t2，则： 　　t2=-Q/2πlllnr2+C 　 Δt=t1-t2=Q/2πll(lnr2-lnr1) 　　=Q/2πlllnr2/r1 (2) 　　从(1)式可看出温度越高，介质热焓越高；从(2)式知道传导热量与温差成正比。正常生产条件下，管内料浆温度为200～260℃与管道外壁温度的差别显然存在，即t1>t2。管内与管外壁存在一个热传导过程，因为钢管传热系数很大，所以t1与t2温差梯度很小；又因为环境温度t3的存在，且t3< 　　Ra112/Ra122/Ra123/Ra113到Ra118是反应压煮器，溶出反应主要在这里完成，它们采用新蒸汽(60bar, 300℃)进行加热，如果前面预热效果较好，那么消耗新蒸汽量就可大大减少，这是控制溶出工艺能耗指标的关键。新蒸汽逐级加热，使压煮器料浆温度呈较明显上升趋势，最终达到260℃的溶出反应温度。 　　Ra119到Ra121是末级压煮器，槽内没有设计加热管束，不进行加热，它主要保证料浆在溶出器里的停留时间，使溶出反应尽可能充分，提高溶出率。其温度维持250～260℃的溶出温度，比较平稳，稍有下降。 　　综上所述，溶出料浆温度的理论趋势如图3。 三 压煮器温度测量值偏低原因 1. 维护环境变化 　　表面测温要达到准确测量的前提是必须消除环境温度带来的影响，这可通过采用对管道保温来实现。如图4：管道外壁加绝热材料后，就断绝了t2、t3间的传热过程。稳定运行状态下，钢管传热系数很高，t1、t2间会达到一个热平衡，t1=t2成为可能，测量出t2就是测出来t1。 　　原仪表保温设计没考虑后期维护，错误地认为温度元件是免维护的。温度元件深埋进保温材料中，且在外围用铁皮进行固定保护。这给后期维护带来负担，元件出现故障后，检查元件，保温层首先要拆除；故障检查处理后，很难将保温层完整复原。长期下去，原保温设施绝大部分被破坏，由于大量热量辐射散失，仪表测量数据偏低实属必然。 2. 工艺环境变化 　　为解决工艺上的技术问题，对温度测点附近管道进行部分改造(如图5)。 　　在压煮器出料管上外加一根管道(如图中粗线部分)，用来排放压煮器顶部产生的不凝性气体。不凝性气体温度比料浆温度低。而目前温度测点在这两种介质(不凝性气体和料浆)的交汇点附近，即图中“☆”位置，这直接下拉了t1，从测量上看，它是管内当前介质的真实温度值，因它受其他因素的强烈干扰，低于压煮器内实际温度。 四 试验及论证 1. 保温对温度测量的影响 　　在末级压煮器Ra121出料管上进行试验，情况如下： 　　现状：Ra121出口温度测点试验前没有任何保温，管道裸露。不受不凝性气体的影响(测点位置低)，显示温度201.5℃；再用红外线测温仪测量为252.3℃。 　　方法：用石棉被对之进行保温处理，15min后观察为235.8℃，30min后观察为250.2℃；再用红外线测温仪测量，工艺温度为250.1℃，说明实际温度变化不大。保温实验前后温度变化情况如表1。 　　分析：试验前201.5℃与试验后250.2℃比较，相差48.7℃，由此认为有无保温及保温的完善程度对温度测量的准确程度关系极大。 2. 工艺环境对温度测量的影响 　　在压煮器Ra216上进行了这方面实验，情况如下： 　　现状：温度测点位置处于如图5两种介质交汇点附近，保温措施经处理基本完好，控制室显示230.5℃；再用红外线测温仪进行现场测量，温度为232.2℃。 　　方法：将不凝性汽体的排放阀关闭，一段时间后再打开。 　　观察：阀门关闭之后，温度逐渐提升，15min时，显示为237.8℃；再用红外线测温仪现场测量，温度为238.3℃。将阀门打开，15min后，显示231.6℃；再用红外线测温仪进行现场测量，温度为232.3℃。环境实验前后温度变化情况如表2所示。 　　分析：因为Ra216上保温措施较好，我们可以不考虑保温因素。关阀前，显示值与红外线测量相差1.7℃，误差不大。关阀后，温度较前提升了7.3℃，并且据红外线测量结果可以看出，显示基本符合实际；再次打开阀门观察温度很快下降，前后相差6.2℃表明不凝性气体对温度测量的影响比较大。